Elektromobilitás trendek, különös tekintettel a közösségi közlekedésre

A károsanyag kibocsátás csökkentés a 21. század egyik fő kihívása. A folyamatosan növekvő emisszió negatív hatásai globális és helyi szinten is tapasztalhatók. Vitathatatlan, hogy a fosszilis energiahordozók használatának csökkentése segíthet a problémán, ehhez a közlekedési szektor is hozzájárulhat a hagyományos üzemanyagok hatékonyabb felhasználásával és megújuló energiaforrásokból származó elektromos árammal hajtott járművek elterjesztésével.

A közlekedési és szállítási módok, valamint eszközök folyamatos változása mindannyiunk életére hatással van. A technológiai fejlődés következtében időről-időre máshogyan jutunk el egyik helyről a másikra. Az elektromobilitás térnyerése már tapasztalható, és elkerülhetetlen, hogy a mesterséges intelligenciához, önvezetéshez kapcsolódó kutatások eredményei is megjelenjenek a járműveken. Az elektromos járművek számának robbanásszerű növekedése látszólag megállíthatatlan, de a gyártás és üzemeltetés fenntarthatóságának kérdéseit sem kerülhetjük meg. Míg a 2020-as évben az összes gépjárműeladás harmadával csökkent, az elektromos járművek eladása mintegy duplája volt az előző évinek. Az Európai Parlament nemrég megszavazta, hogy a 2035-től az új gyártású autók csak elektromos hajtásúak lehetnek.

Ma már a közösségi közlekedés dinamikus villamosítása is megállíthatatlan. Ennek jól látható megnyilvánulása az elektromos autóbusz flották üzembe állítására vonatkozó ambiciózus programok végrehajtása Európában, Észak-Amerikában és Indiában. De ezek a régiók csak követői lehetnek Kínának, ahol az elektromos buszok száma lényegesen magasabb, mint bárhol máshol a világon: mára mintegy 421.000 akkumulátoros busz járja a kínai városok utcáit.

A buszflották villamosításának jelentős hatása van az üzemeltetők működési költségeire és költségstruktúrájára. A járműbeszerzés, az energiafelhasználás, az infrastruktúra, a fenntartási és működtetési költségek egyaránt szignifikánsan különböznek az dízelüzemű autóbuszok esetében megszokottól.

Az elmúlt évtizedekben a dízel autóbuszok beszerzésének fő indikátora az átlagos járműéletkor bizonyos szint alatt tartása volt. A beszerzések során az autóbuszok befogadóképessége, komfortja és a motor teljesítménye voltak a legfontosabb szempontok. A gázolaj magas energiasűrűsége miatt a hatótávnak nem volt jelentősége. Az elektromos autóbuszok esetében egészen más a helyzet: az egy feltöltéssel elérhető hatótávot elsősorban az akkumulátorok kapacitása határozza meg. A nagyobb/több akkumulátor növeli a hatótávot, de a jármű súlyát is, amely ezáltal a fogyasztásra, így a hatótávra is kedvezőtlen hatással van, tehát növeli a fajlagos üzemeltetési költségeket. Habár számos ígéretes energiatárolási eljárás van fejlesztés alatt, a közeljövőben uralkodó marad a korlátozott kapacitású lítium-ion akkumulátorok alkalmazása.

Természetesen továbbra is cél a flottaméret és a működési költségek minimalizálása. Mivel az egy járműre vetített futásteljesítmény a közösségi közlekedésben magas, ezért az elektromos buszokkal járó nagyobb beruházási költségeket kompenzálhatják az alacsonyabb fenntartási költségek. Ezért a közlekedési társaságok a finanszírozás tekintetében is új modelleket vizsgálnak és valósítanak meg, amellett, hogy az eszközök hatékonyabb felhasználásával minimalizálják költségeiket.

A legnagyobb nehézségek a korlátozott hatótávból és a töltési időszükségletből adódnak. Egy autóbusztól „elvárt” napi futásteljesítmény rendszerint nagyobb, mint az a távolság, amelyet a ma használt akkumulátorok lehetővé tesznek. Egy városi vonalakon közlekedő autóbusz összességében akár napi 16 órát is forgalomban van. Így napon belüli töltéseket kell beütemezni. Rendkívüli fontosságú tehát a költséghatékony tervezés, mind a menetrendet, rezsimeneteket illetően, mind a járművek darabszáma, összetétele és a szükséges infrastruktúra optimális mennyisége tekintetében.

Az adott körülmények között optimálisan, leghatékonyabban használható mix összeállítása érdekében elengedhetetlen, hogy a flottamenedzsment szoftverek a kor kihívásait követve, különböző modellek alkalmazásával figyelembe vegyék az elektromobilitással együtt járó új tényezőket és képesek legyenek egy sokkal összetettebb fordatervezésre. A korábbi, hagyományos meghajtású járműveknél már alkalmazott optimalizációba bele kell kalkulálnunk a járművek által különböző körülmények között biztosított hatótávot, a töltési idők ütemezését és a töltő infrastruktúra járművek közötti felosztását is, valamint még az akkumulátorok elhasználódása szempontjából optimális töltési gyakorlatot is.

A költségstruktúra alapvetően a forgalomba állított autóbuszok típusának, arányának függvénye. A kis hatótávú, könnyebb járművek energiafelhasználása akár egyharmadával alacsonyabb lehet egy hosszú hatótávú jármű fogyasztásánál, ugyanakkor a rezsimenetek – telephelyi töltés esetében – előbbinél magasabb költséggel (km, jármű és humánerőforrás igénnyel) járnak. A tapasztalatok azt mutatják, hogy egy vegyes, járatok karakterisztikájához igazított flotta lehet a leghatékonyabb.

Az elektromos autóbuszok közötti különbség elsősorban az alkalmazott töltési technológiákból adódik.

Infrastruktúra tekintetében alapvetően kétféle megoldásról beszélhetünk:

  • nagyobb hatótávú autóbuszok töltése a telephelyen, a szolgáltatás megszakításával, vezetékkel
  • kisebb hatótávú autóbuszok szolgáltatás (megállóhelyi utascsere) közbeni gyakori gyorstöltése

A telephelyi töltés előnye, hogy nincs szükség speciális töltőpontokra és adottak a töltőállomás helyszínek. Az operátorok többsége elsősorban azért részesíti előnyben a telephelyen tölthető autóbuszokat, mert a teljes töltő infrastruktúra a saját területükön lehet. Emellett Európa olyan két nagy autóbuszgyártója, mint a Daimler és az MAN is bejelentette, hogy termékportfóliójukat a nagyobb akkumulátorkapacitású autóbuszokra fókuszálják. A technológia hátrányai a nagy tömegű akkumulátorból adódó, már ismertetett negatívumok, a hosszú töltési idő és az igényelt koncentrált töltési teljesítmény. Utóbbiakat kezelheti a lemerült akkumulátorok gyors, robotizált cseréje feltöltött modulokkal, melyre Shanghai-ban végeztek teszteket: a teljes csere érkezéstől távozásig mintegy 12 percet vesz igénybe.

A feladatellátás közbeni töltés előnye, hogy a kisebb tömegű akkumulátorpakk alacsonyabb energiafogyasztással jár és a telephelyi rezsimenetek mennyisége ezáltal összességében csökkenthető, a hagyományos üzemhez képest a menetrendek akár minimális módosítása is elegendő lehet. Előnyös továbbá, hogy a töltési teljesítmény decentralizálható ezáltal. Hátrány ugyanakkor, hogy ezek a töltőberendezések jelenleg költségesebbek és a helyszínek meghatározásakor nagyobb a jelentősége az önkormányzatokkal való együttműködésnek.

Mindkét esetben történhet a töltés vezetékkel vagy indukciós elven.

A vezeték nélküli töltésre ígéretes megoldás az észak-amerikai Momentum Dynamics rendszere, amely az útfelületbe épített indukciós töltőkkel lehetővé teszi, hogy az autóbuszok akkumulátorai akár egy teljes műszakon keresztül megfelelő töltöttségi szinten maradjanak.

A svájci ABB TOSA és a VOLVO Bus tulajdonában lévő OppCharge vezetékes (a villamosok áramszedőjéhez hasonló ún. pantográfos megoldással működő) villámtöltő rendszerei szintén alkalmasak a felesleges rezsimenetek mennyiségének csökkentésére vagy akár teljes kiiktatására. A gyors, rövid (átlagosan 3 perces) töltésekhez természetesen speciális (lítium-titán) akkumulátorok is szükségesek.

Bármelyik megoldást is használjuk, a közösségi közlekedési töltési rendszerek új megközelítése mindenképpen szorosabb kapcsolatot ápol az intelligens energetikai hálózatokkal, kihasználva a buszok mobil energiatárolási lehetőségét és a le/fel töltés technikai lehetőségét. Az új rendszer neve a V2G (vehicle two grid). Így az elektromos hálózat kiegyenlítését és a megújuló termelés időbeni eltolású felhasználását egyaránt meg lehet valósítani!

Mi a helyzet a mikromobilitással? Ne feledkezzünk meg arról, hogy ez is része a közösségi közlekedésnek, és mint olyan, a töltési hálózat eleme: kis, könnyű, elektromos motorral (persze esetleg emberi erővel vagy ezek kombinációjával) hajtott, korlátozott sebességre alkalmas közlekedési eszközök (mikrojárművek) használatát, az ezekkel való közlekedést jelenti – közlekedési szempontból teljes nóvumként jelentkezik. Elterjedésének az urbanizációs folyamatok, környezetünk védelme, a hatékonyabb akkumulátorok, okoseszközök térnyerése, a GPS rendszer fejlődése által az egyre szofisztikáltabb útvonaltervező megoldások egyaránt kedveznek!

Végezetül azonban fel kell hívnunk a figyelmet arra, hogy jelenleg nehézséget okoz a városképet befolyásoló töltőállomások elfogadtatása a lakossággal, civil szervezetekkel, ezt a kérdést is kezelni kell, nem tekinthető csupán funkcionális kihívásnak.

 

Források:

chevron-down linkedin facebook pinterest youtube rss twitter instagram facebook-blank rss-blank linkedin-blank pinterest youtube twitter instagram